english russian кафедра навчання персонал різне

Абітурієнту про квантову теорію поля

Ныне внимателен будь, достоверному внемля ученью:         
Новый предмет до ушей твоих бурно стремится достигнуть, 
В новом обличии предстать пред тобой должно мирозданье.
Лукрецій, Про природу речей

Квантова теорія поля є тією унікальною галуззю науки, яка охоплює як фізику мікросвіту, встановлюючи можливу структура елементарних складових речовини - електронів, протонів, нейтронів, ..., так і фізику макросвіту, вивчаючи народження, еволюцію та структуру Всесвіту в цілому. Перетин об'єктів дослідження космології та фізики високих енергій вказує на існування глибинних взаємозв'язків між нескінченно великим та нескінченно малим. Причина цієї єдності корениться в квантовому характері матерії та всіх фізичних полів, в тому числі і гравітації, що описує геометрію Всесвіту та його еволюцію. Таким чином дві протилежності збігаються в рамках однієї концепції - квантової теорії поля.

Людина завжди прагнула знайти загальні принципи, що лежать в основі всіх явищ в природі. Наша впевненість в існування єдиної теорії ґрунтується на тому, що все у Всесвіті, включаючи і нас самих, складається з елементарних частинок, причому частинки кожного сорту поводять себе цілком однаково в будь-якій частині Всесвіту, що доступна для спостереження. Це дозволяє поширити знання мікросвіту на весь Всесвіт та спробувати знайти відповідь на споконвічне питання, чому світ влаштований саме так, а не інакше. Закони, які керують поведінкою елементарних частинок складають основу фізики мікросвіту. Якщо додати ще принципи сучасної космології і, зокрема, припущення, що близько 15 млрд. років тому Всесвіт виник з мізерної гарячої кулі розміром 10-33 см., що швидко розширюється, то ми отримуємо всі фундаментальні закони природи. Вони лежать в основі не тільки фізики, але і астрономії, хімії, біології, ... - фактично всіх природничих наук. Коли в 1928 р. англійський фізик Дірак створив квантову теорію електрона, він з гордістю відмітив, що це рівняння пояснює більшу частину фізики та всю хімію. З того часу наука пішла далеко уперед і були знайдені квантові закони електромагнітної, слабкої та ядерної взаємодій, а також закладені основи квантової гравітації. Це стало можливим після винаходу загальних принципів, яким підкоряються всі фізичні поля. Так виникла квантова теорія поля. Вивчаючи квантову механіку ви познайомитись з такими незвичними речами, як квантово-механічна невизначеність та корпускулярно-хвильовий дуалізм, ефект підбар'єрного тунелювання та принцип заборони Паулі, антиречовина та віртуальні частинки. На спецкурсах, що читаються на нашій кафедрі, ви дізнаєтесь як можуть народжуватися частинки з вакууму в полі зовнішнього заряду, як відбувається об'єднання електромагнітних та слабких сил в єдину електрослабку взаємодію. Отримаєте уявлення про квантову гравітацію та природу вакууму, про квантове народження нових всесвітів та випаровування чорних дір.

Принципи квантової механіки, принцип відносності та принцип причинності складають основу квантової теорії поля. Прийнято вважати, що всю різноманітність природних явищ можна описати, залишаючись в рамках зазначених вище принципів. Багато наслідків квантової теорії поля дають гарне узгодження з експериментом. Так, наприклад, в квантовій електродинаміці магнітний момент електрона встановлено з рекордною на сьогоднішній день точністю - до десяти знаків після коми! В той же час природа елементарних частинок та структура вакууму ще до кінця не зрозуміла і розбіжність теорії з експериментом іноді стає збентежуючи великою. Це говорить про те, що квантова теорія поля ще не є повністю завершеною наукою (як багато інших галузей фізики), а продовжує інтенсивно розвиватися та збагачуватися новими ідеями.

дизайн : Бідасюк Юрій, Теслик Олена  ©, 2011